每一循环消耗一个ATP，转运出3个Na+，转进2个K+。
动用离子泵将会消耗大量能量，造成机体用于维持 的能量增加。
⑵ 通过甜菜碱维持细胞内外渗透压平衡。 甜菜碱具有双极两性离子特征和很好的水溶性，对动、植 物和细菌来说，甜菜碱是最重要的渗透压感受因子之一。 当细胞内渗透压激变时，如外部渗透压升高时，细胞开 始产生或吸收甜菜碱以维持正常的渗透压平衡，同时防 止细胞水分流出和盐分的入侵。
蛋氨酸在代谢中的主要作用：
★作为必需氨基酸(EAA) 直接用于蛋白质合成。
★蛋白质合成过程中还需要半胱氨酸，而后者也必 须由蛋氨酸转化而来。 ★蛋氨酸提供甲基，用于合成磷脂酰胆碱、肌酸、 肉碱等,调节机体代谢过程。
甜菜碱通过两个途径节约蛋氨酸 作为有效的甲基供体，替代蛋氨酸的供甲基 作用。 通过甲基化反应合成内源性蛋氨酸。
Hall(1995)报道，长途运输前后给牛饲喂甜菜碱，可明 显降低运输中的应激，并以2倍的速度恢复体重。
甜菜碱抗应激的机理 γ -氨基丁酸(GABA) 在动物体内，GABA几乎只存在于神经组织中 ，参与多 种代谢活动，具有很高的生理活性 ⑴ 镇静神经、抗焦虑 医学家已经证明GABA是中枢神经系统的抑制性传递物质 ，是脑组织中最重要的神经递质之一。其作用是降低神 经元活性，防止神经细胞过热，GABA能结合抗焦虑的脑 受体并使之激活，然后与另外一些物质协同作用，阻止 与焦虑相关的信息抵达脑指示中枢；
ATP
O
R-C-SCoA
ADP (AMP+2Pi)
b、脂肪酸从线粒体膜外至膜内的转运
线粒体膜
外侧
内侧
β -氧 化
脂酰辅酶A
肉碱脂酰转移酶 I
肉碱
肉碱
脂酰辅酶A
肉碱脂酰转移酶II
辅酶A
脂酰肉碱
脂酰肉碱
辅酶A
⑵
甜菜碱 —CH3 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱 肝脏脂肪转运
⑶ 甜菜碱能显著降低苹果酸脱氢酶的活性，抑 制脂肪酸的生物合成。
内容提要
一、 二、 甜菜碱概述 甜菜碱的生产工艺
三、
四、
甜菜碱的作用机理
甜菜碱的应用效果
一、甜菜碱概述
甜菜碱(Betaine)是首先在欧洲被发现的，它主要 存在于甜菜糖的糖蜜中，故而得名，但其功效直到二 十世纪七十年代才逐渐被认识。
甜菜碱普遍存在于动植物体内，是动物代谢的中间 产物，在营养物质的代谢中起着十分重要的作用。
通过甜菜碱这一途径维持渗透压平衡，可以使离子 泵的动用减少，机体维持需要的能量也会降低。 甜菜碱对于缓解高盐、缺水、腹泻、球虫等不利状 况具有重要作用。 细胞自身合成甜菜碱的量有限，有必要从外源补充 甜菜碱。
4、甜菜碱具有抗应激效应
Freed等(1979)报道，甜菜碱有抗小鼠高半胱氨酸、戊 四氮和电惊厥发生的作用。
动物自身不能合成甲基，必须由食物中摄取；富含甲基的物质称为 “甲基供体”,易参与此反应的甲基（即有效甲基),是与氮原子或 硫原子连在一起的甲基，如甜菜碱、蛋氨酸、胆碱等。
甜菜碱、胆碱、蛋氨酸三者之间的关系
胆碱在代谢中的主要作用：
★提供甲基，用于高半胱氨酸合成蛋氨酸或胍基醋酸形成肌酸等；
★作为卵磷脂、某些缩醛磷脂的组分，构成和维持细胞结构； ★用以合成神经递质乙酰胆碱。
生产成本过高 产量受原料限制 很难在饲料中广泛应用
提取法的缺陷
化学合成法： 以三甲胺和氯乙酸为原料，反应合成，然后采用 重结晶等方法分离提纯制得产品。
原料易得 成本较低 规模化生产
优点
不吸潮
不结块
流散性好
三、甜菜碱的作用机理
1、提供活性甲基，节约蛋氨酸和胆碱
甲基做为一个化学基团（-CH3），它能够结合在DNA上某些特定部 位，这个甲基和DNA结合过程叫甲基化，相反，甲基从DNA上脱落的 过程就叫做去甲基化。 甲基是合成蛋氨酸、肉碱、肌酸、磷脂、肾上腺素，核糖核酸（ RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）等所必需的（Baker等1985;Frontien 等,1994）。 甲基化反应在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中起重 要作用。
，可以替代部分或全部合成蛋氨酸，节约部分成本
，减少因添加蛋氨酸引起的抑食反应，并有一定的 诱食作用。 同时还可以有效保护小猪肠粘膜细胞渗透压平衡， 预防腹泻发生率或减轻腹泻程度。
在育肥猪饲料中，添加1000～1500g/t饲料专 用甜菜碱，可以有效减少背膘厚度，提高瘦 肉率，改善肉品质； 同时可以提高饲料中能量的利用效率。
据浙江大学饲料科学研究所的试验表明，甜菜碱对 猪具有明显的诱食效应，而对家禽并不明显。 在乳仔猪饲料中添加甜菜碱，不仅可以节约部分甚 至全部蛋氨酸以及胆碱，同时还可以减少因添加蛋 氨酸对小猪产生的抑食反应，并起到诱食的效果。
四、甜菜碱的应用效果
1、甜菜碱在养猪生产上的应用
在乳猪饲料中添加600～1000g/t的饲料专用甜菜碱
冯杰(1996)研究发现，甜菜碱能显著提高育肥猪血清中 生长激素(GH)水平。
马玉龙(1998)研究表明，甜菜碱能显著提高蛋鸡血清中 促卵泡生成激素(FSH)和促黄体生成激素(LH)的水平。
孙华等（2008）发现，日粮中添加甜菜碱可以促进肉仔 鸡GH、IGF-I的分泌。
6、是畜禽、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产动物的理想诱食促长剂
磷脂酰胆碱 （脂蛋白成分）
磷脂酰丝氨酸
CH3
线粒体
乙酰胆碱 （神经递质）
胆碱
胆碱
甜菜碱
甜菜碱 CH3 CH3
半胱氨酸 β -CS
高半胱氨酸 BHMT
蛋氨酸 甲 基 循 环 S-腺苷蛋氨酸
蛋白质合成
ATP CH3
S-腺苷高半胱氨酸
甲基化反应 （核酸、氨基酸、脂肪代谢）
2、促进机体脂肪代谢，减少胴体脂肪沉积
甜菜碱是鱼虾味觉最大的刺激物之一，同时甜菜碱还能增强 其他氨基酸的味觉感受反应。 在水产饲料中加入0．1％～0．3％的甜菜碱，对所有的鱼类 和甲壳类动物的嗅觉和味觉均具有强烈的刺激作用，与氨基 酸复配具有较高的引诱作用，增强了氨基酸的引诱效果，同 时，提高了水产饲料的适口性，增加鱼类的采食量，能增强 抗病能力和免疫力，促进生长和加强生理性脱壳，提高成活 率并改善饲料的利用率。
甜菜碱分子结构比较简单，与蛋氨酸、胆碱的化学
结构比较相似,其化学结构如图所示：
CH3 ｜ CH3－N+－CH2－COO｜ CH3 甜菜碱分子结构的独特性：
◆分子内电荷分布均衡，呈电中性
◆含有三个活性甲基，是高效的甲基供体
甜菜碱的安全性：
甜菜碱是动物体内的代谢中间产物。大量实验证明，甜 菜碱无致畸、致癌、致突变作用，是公认的安全物质。 汪以真等2002年对盐酸甜菜碱的研究发现： 雌、雄小鼠LD50值：5.84g/kg； 雌性大鼠LD50值：6.81g/kg 雄性大鼠LD50值：5.84g/kg 根据急性毒性分级标准，证明为实际无毒类物质。
促进脂肪分解
甜 菜 碱
抑制脂肪合成
瘦肉率
脂肪肝
3、对机体渗透压的激变具有缓冲作用，维持细胞渗 透压平衡。 渗透压失衡的危害：
当机体渗透压发生激变时，如细胞外渗透压升高，水分 将会从细胞内流出，造成细胞体积缩小，如果细胞失水 的状况不能改正，细胞最终走向死亡。 反之亦然。
机体的对策：
⑴ 动用细胞膜上的离子泵以维持细胞内外的离子和水 平衡。 钠-钾泵 、钙泵等 钠-钾泵作用： ①维持细胞的渗透性，保持细胞体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。
理化性质：
纯品天然甜菜碱为微棕色流动性结晶粉末，能 耐高温，熔点293℃；合成纯品甜菜碱则为白色或淡 黄色结晶粉末，熔点301℃～305℃。
甜菜碱具有较强的吸水性，在水中极易溶解
(160g／100g水)，易溶于甲醇，微溶于乙醇，在氯 仿或乙醚中不溶。
化学结构：
分子式为C5H1102N,分子量为117.15
甜菜碱参与机体内脂肪的代谢，可以促进脂肪的分 解利用，抑制脂肪的沉积，因而具有减少体脂沉积 的作用。 甜菜碱能抗脂肪肝，降低动物肝脏中脂肪的含量。
甜菜碱通过以下3个途径参与脂肪代谢：
⑴ 提高肌肉和肝脏中肉碱的含量，促进脂肪酸的β 氧化
★ 肉碱是赖氨酸的一种衍生物，是赖氨酸经甲基化后，再进一步修饰而成。
效果；缓解热应激的危害；
3、甜菜碱在水产养殖上的应用
在水产动物饲料中添加1000～3000g/t的饲料 专用甜菜碱，可以起到很好的诱食作用，加 快采食速度，节省饲料，最好的试验效果可 以节约30％以上的饲料；
可以有效减少海水转换引起的盐分浓度变化 产生的应激，提高成活率，尤其是在幼苗阶 段； 减少脂肪肝，改善肉品质，提高饲料能量的 利用效率。 提供活性甲基，减少富蛋氨酸原料的使用。
二、甜菜碱的生产工艺
天然物质提取法：
制糖工业过程中产生的废糖蜜中甜菜碱含量达3 % ～8 %，是用于提取甜菜碱的主要原料； 60～70年代产生的离子交换提取法，使甜菜碱回收 率达到70 %左右，芬兰成立了当时世界上唯一生产销售
饲料甜菜碱的Calter公司。
80年代初，芬兰科学家应用色谱法创造了离子排斥 提取法，可制得纯度约98 %的无水或一水甜菜碱，回收 率约70 %～80 % 。
2、甜菜碱在家禽生产上的应用
在肉、蛋禽饲料中蛋氨酸总水平满足营养需要的前 提下，使用饲料专用甜菜碱按1 : 2的比例替代30％ 的蛋氨酸，可以适当节约成本；
在禽饲料中添加600～800g/t的饲料专用甜菜碱，可
以减少腹脂沉积，改善肉品质，增加胸肌产量；提
高饲料能量的利用率；提高聚醚类抗球虫药的防治
甜菜碱
-CH3
赖氨酸
肉 碱
-CH3 S-腺苷蛋氨 酸
β -氧化
脂肪酸在体内氧化时在羧基 端的β-碳原子上进行氧化，碳 链逐次断裂，每次断下一个二 碳单位，既乙酰CoA，该过程称 作β-氧化。